Повышение долговечности бандажей колесных пар электровозов в условиях депо

• Автор: Худояров, Дмитрий Леонидович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 163 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1 ПРИЧИНЫ ИЗНАШИВАНИЯ БАНДАЖЕЙ КОЛЕСНЫХ ПАР

ЛОКОМОТИВОВ.

1.1 Анализ основных причин изнашивания бандажей.

1.2 Краткий обзор научных работ по повышению ресурса бандажей колесных пар локомотивов.

2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВЫБОРА СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ

РЕСУРСА БАНДАЖЕЙ КОЛЕСНЫХ ПАР.

2.1 Способы, направленные на повышение срока службы бандажей колесных пар.

2.2 Обработка статистической информации.

2.3 Однофакторный анализ одноименных совокупностей износа бандажей колесных пар.

3 ИССЛЕДОВАНИЕ СТЕПЕНИ ВЛИЯНИЯ НАИБОЛЕЕ ЭФФЕКТИВНЫХ
СПОСОБОВ
3.1 Выбор наилучшего профиля катания бандажей колесных пар локомотивов
3.2 Упрочнение поверхности гребней бандажей колесных пар
3.3 Своевременная замена резинометаллических элементов буксовых узлов колесных пар.
3.4 Увеличение начальной толщины бандажа
3.6 Влияние технологического износа на ресурс бандажей колесных пар электровозов.
3.7 Наплавка гребней бандажей колесных пар локомотивов
3.8 Применение триботехнических материалов
3.9 Прогнозируемый ресурс бандажей колесных пар
4 ВЛИЯНИЕ ОСТАТОЧНОГО ПРОКАТА НА ТЯГОВЫЕ СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОВОЗА
5 РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ОТ ПРИМЕНЕНИЯ ВНЕДРЯЕМЫХ СПОСОБОВ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Только постоянное, систематическое наблюдение за износом колесных пар и рельсов поможет выявить основные причины и уменьшить влияние на их износ. В процессе движения возникает как адгезивный, так и абразивный боковой износ гребней колес. Первый из них вызывает разрушения из-за схватывания контактирующих поверхностей рельсов и гребней колес при их взаимном скольжении. Эти разрушения связаны с изменением поверхностных слоев вследствие существенной пластической деформации, окисления, отделения и смещения частиц материала рельса и гребней колес. Адгезивный боковой износ гребней колес прогрессирует за счет воздействия микронеровностей их поверхностей, удельного давления в контакте скользящих поверхностей, температур в поверхностном слое, относительно скольжения, а также способности материала к образованию адгезивных микрососдинений. Абразивный боковой износ гребней колесных пар в зонах контакта колеса с рельсом характеризуется стачиванием частиц материала вследствие абразивных частиц, а также вследствие воздействия шероховатой твердой поверхности гребня колеса на боковую грань головки и наоборот. Типичным повреждением поверхности боковой грани гребней при абразивном износе являются бороздки и сильная деформация их поверхностных слоев [, 3]. Механизм износа бандажей объясняется воздействием двух одновременно протекающих процессов: смятия металла, сопровождающегося пластической деформацией поверхностного слоя от воздействия рельса, и истирания при проскальзывании колеса по рельсу. В первом случае разрушение слоя и отрыв частиц обусловлены усталостными явлениями, во втором происходит механический отрыв частиц от поверхности, срезание неровностей. Под непрерывным воздействием нормальной силы от рельса в процессе качения колеса происходит переупрочнение слоя, металл теряет пластичность, и в очагах наибольшей деформации появляются микроскопические трещины, что приводит к отслоению и отделению частиц металла в виде лепестков толщиной около - мкм [, 3]. Также систему «колесо-рсльс» можно считать трибосистемой с двумя элементами сложной поверхности. Учитывая условия трения, чаще всего реализуются варианты, приведенные на рисунке 1. Рисунок 1. Кривая / является характерной для трибосистем, работающих в условиях сухого абразивного трения. Кривая 2 касается условий трения скольжения в присутствии смазочного материала. Кривая 3 отвечает условиям, где доминирующую роль играет пластическая деформация микронеровностей поверхностей трения. Кривая 4 описывает износ при трении качения в случае, когда доминирует механизм контактной усталости материала. Следует отметить, что кривая 2, которой представляется наиболее общая модель износа как процесса фрикционной усталости, характеризуется тремя диапазонами с разной скоростью изнашивания. В начальный период времени (I) скорость (интенсивность) изнашивания снижается, и этот период называется приработкой. На последнем отрезке времени (III) наблюдается возрастание скорости изнашивания, и этот период носит название периода аварийного износа. В. Лоренцом. Износ элементов бандажа под действием касательных сил следует считать нормальным в тех случаях, когда износ по кругу катания опережает износ гребня, а интенсивность износа не превышает установленного значения. Согласно проведенным исследованиям [3] износ бандажа напрямую зависит от условий окружающей среды, а, следовательно, и от времени года. В летний период гребень интенсивно изнашивается, когда опережает скорость нарастания проката. По мере качения бандажа по рельсу в летний период накапливаются микроскопические деформации. Когда способность к упрочнению бандажа исчерпывается, наклепанные слои разрушаются, вымываются. Жидкость, внедряющаяся летом при ударах в образовавшиеся микротрещины, ведет себя подобно клину, раздвигающему стенки трещины. Происходит перенос материала рельса на более мягкую поверхность бандажа. На поверхности рельса образуются риски в результате царапающего действия перенесенного металла, находящегося на бандаже в состоянии наклепа. Выявлен ряд причин повышенного износа гребней бандажей колесных пар [, , 3].